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FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS

FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS. F. Quevedo, Cambridge Guatemala, USAC Converciencia2005. PLAN. Física en 4D El Paisaje de Cuerdas Supersimetría y Dimensiones Extra Inflación y Cuerdas. Física en 4D. Siglo XX. Modelo Estándar de Partículas Modelo Estándar de Cosmología.

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FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS

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Presentation Transcript

  1. FÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS F. Quevedo, Cambridge Guatemala, USAC Converciencia2005

  2. PLAN • Física en 4D • El Paisaje de Cuerdas • Supersimetría y Dimensiones Extra • Inflación y Cuerdas

  3. Física en 4D

  4. Siglo XX • Modelo Estándar de Partículas • Modelo Estándar de Cosmología 3+1 Dimensiones 3+1 Interacciones 3+1 Familias Modelo Big-Bang (FRW) + Modelo Estándar de PE + Termodinámica

  5. El Modelo Estándar

  6. FONDO DE MICROONDAS

  7. Grandes Enigmas • Gravedad Microscópica • Jerarquías : MEW/MPlanck=10-15(Supersimetría?) • Constante Cosmólogica MΛ/MEW=10-15 (??) • Por Qué? (3+1 dimensiones, fuerzas, familias; masas, acoplos (20 parámetros libres) ) • Cosmología : Big-Bang (singularidad) Planitud, Horizonte,… Inflación? Energía Obscura (constante cosmologica?) Materia Obscura Bariogénesis…

  8. Inflación Cosmológica Expansión Exponencial ?

  9. EVIDENCIA EXPERIMENTAL Ω = ΩΛ + ΩM + ΩK = 1 Ω = ρ/ρc densidad de energίa relativa K = -1,0,1 universo abierto, plano, cerrado ΩΛ~ 0.7, ΩM~ 0.3, Ωk~ 0

  10. Contenido de Energía del Universo

  11. El Paisaje de la Teoría de Cuerdas

  12. Teoría de Cuerdas • Partículas son cuerdas • Gravitación incluida • Unifica todas las partículas y fuerzas (sueño de Einstein) • El Universo es en 10 (11) dimensiones !!! • Nuestro universo 10d = 4d+6d (6d muy pequeñas ?)

  13. Es nuestro Universo una ‘Brana’ ?

  14. El Mundo Brana …, ADD, Horava-Witten,… t=1995-1998 Dimensiones extra grandes (0.1mm)!

  15. La Teoría es Única!! Pero hay muchas soluciones o vacíos Cada solución un universo diferente!!!

  16. Teorías Efectivas

  17. El Problema • Teoría única pero muchas soluciones (?). • Algunas soluciones se parecen al modelo estándar (supersimétrico (SUSY)). • Degeneración: Discreta + Continua (SUSY) . • Problemas principales: Romper SUSY + Degeneración de vacíos.

  18. Historia • t<1986 Compactificaciones: Muchos parámetros libres o moduli (tamaño y forma de dimensiones extra). • 1995<t<2002 Más moduli! (posiciones de D-branas) • t>2002 Flujos fijan moduli ! Dilaton S, Kähler T Complex structure U Wilson lines W

  19. Escenario KKLT • Cuerdas IIB en Espacio de Calabi-Yau (6d) • Flujos ∫aF3 = n a ∫bH3 = m b SuperpotencialW = ∫ G3ΛΩ, G3 = F3 –iSH3 Potencial: V= eK |DaW|2 Mínimo DaW = 0 Fija los Ua y S T moduli sin fijar: No-Scale models Tamaño de ciclo a = Ua GKP

  20. Espacios con gargantas! Volume

  21. Multi-gargantas

  22. Fijando todos los moduli y espacios con gargantas!!! KKLT, BKQ, SS V axion volume

  23. Modelos Realistas CG-MQU, CSU

  24. Espacio de Soluciones Soluciones clásicas Decaimiento cuántico (efecto túnel)

  25. Multiverso

  26. Supersimetría y Dimensiones Extra

  27. Soluciones al problema de jerarquías • Supersimetría • Principio Antrópico • Dimensiones Extra: 1. Dimensiones exponencialmente grandes 2. Gargantas

  28. Supersimetría electrón (s=1/2) selectrón (s=0) quark (s=1/2) squark (s=0) fotón (s=1) fotino (s=1/2) W (s=1) Wino (s=1/2) Extensión más general de las simetrías del espacio-tiempo!! Presente en cuerdas por consistencia!

  29. Unificación de acoplos!

  30. Implicaciones de Supersimetría • Unificación de acoplos • Explicación de materia obscura • Posible explicación de bariogénesis (por qué estamos aquí?) • Neutrinos livianos?... • Resuelve problema de jerarquías!!!!

  31. Futuro Cercano

  32. Super Kamiokande t(p -> e+po)>1033 years

  33. Si se descubre: ILC(International Linear Collider)

  34. Exponentially Large Volumes BBCQ, CQS • At least two Kähler moduli (h21>h11>1) • Perturbative corrections to K Example : Exponentially large !

  35. Non SUSY AdS W0~1-10 String scale: Ms2=Mp2/V

  36. KKLT AdS Non SUSY AdS Both minima merge W0~10-10 W0<10-11

  37. Soft SUSY Breaking • From KKLT not explicit model but interesting general behaviour (D/F term breaking, AMSB, …) • From lifting of large volume models CFNOP,CJO CQS Matter on D3 Ms~1013 GeV Gaugino masses ~ 102 GeV, scalars m ~107 GeV Ms=MGUT viable if warping, Ms=Tev `viable’ if SM anti D-brane (but 5th force and cmp?)

  38. Three General Scenarios • Generalised Fluxed MSSM • Intermediate Scale Split SUSY • Stringy mSUGRA SM on D7 brane, 1012 Gev<Ms<1017Gev SM on D3 brane, Ms=1012Gev SM on D3 brane, Ms=1017Gev

  39. Benchmark Models Split SUSY Fluxed MSSM

  40. Preguntas Abiertas • Modelo concreto realista (bottom-up) • Control de escalas posibles • Predicciones concretas • Constante cosmológica (solo principio antrópico?)

  41. String Theory and 4D Inflation

  42. MOTIVATION • Inflation: very successful but only scenarios in search of a theory • String theory: fundamental theory but lacks experimental tests. • Is it possible to `derive’ inflation from string theory?

  43. HISTORY • t<1986 Calabi-Yau String Compactifications: Many free moduli (size and shape of extra dimensions) from gmn, Bmn, φ, AmI,… • 1986<t<1991 Geometric moduli: candidate for inflaton fields. But no potentials (V=0). Or V too steep: Candelas et al. Dilaton S, Kähler T Complex structure U Wilson lines W Binetruy-Gaillard, Banks et al Brustein-Steinhardt

  44. Inflation • Need to compute scalar potential from String theory satisfying slow-roll conditions: Number of e-folds N>60 Density perturbations

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